24 ago. 2012

Resolviendo el problema del plegamiento de proteínas [Video]

Todos hemos oído hablar de los ordenadores cuánticos, dispositivos generalmente experimentales que prometen aprovechar las posibilidades que brinda la mecánica cuántica para resolver problemas que suelen resultar inabordables con ordenadores convencionales. D-Wave, una empresa que en 2009 anunció que había construido el primer ordenador de este tipo disponible comercialmente.





Y que luego se retractó diciendo que en realidad era un “optimizador cuántico”: acaba de colaborar con la Universidad de Harvard para resolver un complejo problema relacionado con el plegamiento de proteínas.

En 2009, la empresa D-Wave anunció que había desarrollado el primer ordenador cuántico capaz de ser utilizado para resolver problemas reales. Sin embargo, algunos dudaron de esta afirmación y era bastante difícil de comprobar si realmente el dispositivo funcionaba de la forma que sostenían sus creadores. Al poco tiempo, D-Wave reconoció que lo que habían construido en realidad era un “optimizador cuántico” y que, a pesar de cumplir con todos los requisitos necesarios para ser considerado un ordenador cuántico, era mucho más potente que un ordenador clásico. Ahora, la empresa vuelve a ser noticia gracias a que investigadores de la Universidad de Harvard han utilizado uno de sus ordenadores (u “optimizadores”) para resolver un problema relacionado con el plegamiento de proteínas. Además de haber resuelto un problema muy complejo, este trabajo seguramente cambiará la imagen que muchos se habían formado sobre D-Wave.

El problema de plegamiento de proteínas es uno de esos desafíos que parecen estar especialmente concebidos para ser abordados mediante un dispositivo cuántico. Como sabes, las proteínas son cadenas de aminoácidos, que a medida que se fusionan pueden plegarse en un gran número de maneras diferentes. La forma final que adopta la proteína plegada es lo que le permite realizar su función. Las proteínas que terminan dobladas de una manera incorrecta no funcionan tan bien como una proteína plegada correctamente o, en muchos casos, no funcionan en absoluto y hasta pueden resultar perjudiciales. A primera vista, parece altamente improbable que una proteína con un número virtualmente infinito de configuraciones potenciales puedan plegarse correctamente en casi todos los casos, pero sin embargo esto es lo que ocurre. Los científicos creen que el motivo de esta elevada tasa de éxitos en el doblado se debe a que la configuración correcta para una proteína funcional es el que requiere la menor cantidad de energía para mantenerla en esa forma. 

Para probar esta hipótesis y para aprender más acerca de las formas de proteínas en general, los investigadores han desarrollado algoritmos que pueden “plegar proteínas virtuales" y calcular su nivel de energía. Los plegados que poseen niveles más bajos resultan ser los más estables. Pero se trata de un proceso muy largo y tedioso que requiere de ordenadores con una enorme potencia de cálculo para ser ejecutados. Sin embargo, el ordenador de D-Wave fue capaz de abordar el problema en un tiempo mucho menor, y encontrar las soluciones correctas. Este trabajo, además de constituir un enorme logro para los científicos que trabajan en el campo de los aminoácidos, puede convertirse en un importante para la empresa D-Wave y sus ordenadores “casi-cuánticos”.



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